Evolución del Sistema Nervioso

En animales complejos, la capacidad de sobrevivir depende de un sistema nervioso que monitorea las condiciones tanto internas como externas. Esto permite realizar cambios apropiados para mantener la homeostasis.

Organización Nerviosa de los Invertebrados

Los animales simples (esponjas) poseen un nivel celular de organización y pueden responder a los estímulos. Las hidras, que son cnidarios con organización a nivel tisular, pueden contraer y extender sus cuerpos, mover sus tentáculos para capturar sus presas e incluso dar volteretas. Tienen una red nerviosa que se compone de neuronas.

Las anémonas de mar y medusas, que también son cnidarios, parecen contar con dos redes nerviosas. Una de respuesta rápida permite respuestas primarias en situaciones de peligro, mientras que la otra coordina movimientos más lentos.

Las planarias, que son gusanos planos, tienen una organización nerviosa que refleja su simetría bilateral. Poseen dos cordones nerviosos longitudinales o laterales localizados en el centro, que se extienden desde los ganglios cerebrales hasta el extremo posterior de su cuerpo. Los nervios transversales conectan los cordones nerviosos, además de los ganglios cerebrales, a los globos oculares. El acomodo completo es un sistema nervioso en escalera.

Se ha presentado la cefalización, como se evidencia mediante una concentración de ganglios y receptores sensoriales. Los ganglios cerebrales anteriores reciben información sensorial de fotorreceptores en los ojos y células sensoriales en las aurículas. Los dos cordones nerviosos laterales permiten una rápida transferencia de información desde los ganglios cerebrales hasta el extremo posterior, y los nervios transversales entre los cordones nerviosos mantienen el movimiento coordinado de ambos lados. La simetría bilateral más la cefalización son dos tendencias significativas en el desarrollo de una organización nerviosa que se adapta para un modo de vida activo.

Los anélidos (el cangrejo y moluscos, calamar) son animales complejos con sistemas nerviosos verdaderos. Los anélidos y los artrópodos poseen el típico sistema nervioso de los invertebrados. El cangrejo y el calamar muestran una marcada cefalización. La presencia de un cerebro y otros ganglios en el cuerpo de todos estos animales indica un incremento en el número de neuronas entre los invertebrados más complejos.

Organización Nerviosa de los Vertebrados

En los vertebrados (el gato), el sistema nervioso central (SNC) se desarrolla a partir de un cordón nervioso tubular dorsal embrionario. La cefalización, junto con la simetría bilateral, produce varios tipos de receptores sensoriales pareados. Los nervios espinales y craneales pareados contienen numerosas fibras nerviosas de neuronas.

El Encéfalo de los Vertebrados

Es el extremo anterior extendido del cordón nervioso tubular dorsal. El encéfalo se divide en:

• Cerebro posterior o rombencéfalo
• Cerebro medio o mesencéfalo
• Cerebro anterior o prosencéfalo

Casi todos los vertebrados tienen un rombencéfalo. En los seres humanos, los pulmones y el corazón funcionan aún en la etapa del sueño. El rombencéfalo también funciona para coordinar la actividad motora asociada con el movimiento, postura y equilibrio de los miembros. El prosencéfalo recibe la entrada sensorial desde el mesencéfalo y el rombencéfalo y regula su salida. El telencéfalo, también llamado cerebrum, es la parte más anterior del encéfalo. En los seres humanos, la capa más exterior del telencéfalo es la corteza cerebral o neocortex, es extensa y compleja.

El Sistema Nervioso Humano

Cumple tres funciones específicas:

1. Recibir entradas sensoriales: Los receptores sensoriales en la piel y otros órganos responden a estímulos internos y externos, generando impulsos nerviosos que viajan hacia el SNC.
2. Realizar la integración: El SNC sintetiza la entrada que recibe de todo el cuerpo.
3. Generar salida motora: El SNC envía impulsos nerviosos a los músculos y glándulas como respuestas a los estímulos recibidos por los receptores sensoriales.

En los seres humanos, el SNC está compuesto por el encéfalo y la médula espinal o cuerda nerviosa dorsal. El encéfalo se encuentra en el cráneo y la médula espinal está dentro de la columna vertebral. El sistema nervioso periférico (SNP) se compone de todos los nervios y ganglios que quedan en el exterior del SNC. Los pares craneales y los nervios espinales son parte del SNP. En este, se encuentran las neuronas sensoriales y motoras que controlan los músculos esqueléticos. El sistema nervioso autónomo controla los músculos liso y cardíaco, y las glándulas. Sus componentes y funciones son complejos. Para que un organismo mantenga la homeostasis, ambos sistemas deben trabajar en armonía. El SNC y el SNP trabajan juntos para realizar las funciones del sistema nervioso de los seres humanos.

Tejido Nervioso

Está compuesto por dos tipos principales de células:

1. Las neuronas: Son las unidades principales del sistema nervioso. Reciben información sensorial, transportan la información al encéfalo y conducen señales desde este hasta las estructuras efectoras, tales como glándulas y músculos. Varían en aspecto dependiendo de sus funciones y ubicación. Sus tres partes principales son: un cuerpo celular, las dendritas y un axón. El cuerpo celular contiene un núcleo y diversos orgánulos. Las dendritas son procesos breves, altamente ramificados que reciben señales desde los receptores sensoriales u otras neuronas y las transmiten hacia el cuerpo de la célula. El axón es la parte de la neurona que transporta la información hacia otra neurona o a otras células. Los axones se pueden agrupar entre sí para formar nervios. Los axones se conocen como fibras nerviosas, muchos se encuentran cubiertos por una capa aislante blanca conocida como vaina de mielina (médula espinal).
2. Las neurogliales: Sirven como células de respaldo, suministrando soporte y nutrición a las neuronas. Existen varios tipos diferentes en el SNC. Microglia: ayudan a remover bacterias y restos. Astrocitos: proporcionan soporte metabólico y estructural directamente a las neuronas. La vaina de mielina se forma de las membranas de neurogliales.

Tipos de Neuronas

Pueden clasificarse según su forma y función:

• Las neuronas motoras (eferentes): Llevan los impulsos nerviosos desde el SNC hacia los músculos y glándulas. Son multipolares porque tienen muchas dendritas y solo un axón. Provocan que las fibras musculares se contraigan o que las glándulas secreten.
• Las neuronas sensoriales (aferentes): Llevan los impulsos nerviosos desde los receptores sensoriales hacia el SNC. Casi todas las neuronas sensoriales tienen una estructura que es calificada como unipolar. En las neuronas unipolares, el proceso que se extiende desde el cuerpo celular se divide en una rama igualmente extendida hacia la periferia y otra que se despliega hacia el SNC. Transmiten impulsos nerviosos.
• Las interneuronas: Conocidas como neuronas de asociación, se presentan por completo dentro del SNC. Son multipolares y transportan impulsos nerviosos entre diversas partes del SNC.

Transmisión de los Impulsos Nerviosos

Existe un polo positivo y un polo negativo, el voltímetro indica la existencia de polaridad y registra los cambios de esta.

Potencial en Reposo

Cuando el axón no se encuentra conduciendo un impulso, el voltímetro registra un potencial de membrana aproximadamente igual a -65mV, indicando que el interior de la neurona es más negativo que el exterior. El potencial en reposo se produce ya que el axón no está conduciendo un impulso. La existencia de esta polaridad puede correlacionarse con la distribución de iones en cualquiera de los lados de la membrana axónica. Siempre hay más iones positivos en el exterior de la membrana que en el interior.

Potencial de Acción

Es un cambio rápido a través de una parte de una membrana axónica a medida que ocurre un impulso nervioso. Hay dos tipos de canales iónicos: un canal iónico de compuerta permite el paso de sodio a través de la membrana, mientras que por el otro canal es el potasio el elemento que pasa por la misma. El umbral es el cambio mínimo en polaridad a través de la membrana axónica. Durante una despolarización, el interior se hace positivo debido a la súbita entrada de iones de sodio. Si ocurre despolarización de umbral, se abren muchos más canales de sodio y el potencial de acción se inicia. A medida que los iones de sodio se mueven rápidamente a través de la membrana hacia el interior del axón, el potencial de acción se invierte desde -65 hasta +40. Esta inversión en la polaridad provoca que los canales de sodio se cierren y los canales de potasio se abran. A medida que los iones de potasio salen, el potencial de acción cambia de +40 hasta -65 y ocurre una repolarización.

Propagación de Potenciales de Acción

Un estímulo ocasiona el inicio del potencial de acción. La conducción de un impulso nervioso (potencial de acción) es un evento de «todo o nada», es decir, una fibra conduce un impulso nervioso o no lo hace. La intensidad de un mensaje se determina por cuántos impulsos nerviosos son generados dentro de un lapso de tiempo dado.

Transmisión a través de una Sinapsis

Todo axón se ramifica, denominándose terminal de axón. Cada terminal está muy cerca de la dendrita de otra neurona. Esta región de estrecha proximidad se conoce como sinapsis. En una sinapsis, la membrana de la primera neurona se denomina membrana presináptica, mientras que a la membrana de la siguiente neurona se le llama membrana postsináptica. La pequeña brecha o espacio entre las neuronas se conoce como espacio sináptico o hendidura sináptica. Un impulso nervioso no puede atravesar un espacio sináptico. La transmisión a través de una sinapsis se lleva a cabo por medio de moléculas denominadas neurotransmisores, que se almacenan en vesículas sinápticas. Dependiendo del tipo de neurotransmisor o el tipo del receptor, la respuesta de la neurona postsináptica puede ser de excitación o inhibición.